Ferroelektryki

Z Wikipedii, wolnej encyklopedii
Skocz do: nawigacji, wyszukiwania

Ferroelektrykidielektryki, które wykazują pętle histerezy w zewnętrznym polu elektrycznym. Wskutek występowania spontanicznie spolaryzowanych obszarów (domen) ferroelektryki mają bardzo dużą przenikalność elektryczną.

Ferroelektryki stanowią podgrupę piroelektryków, wszystkie są też piezoelektrykami. Są dielektrykami nieliniowymi, co oznacza, że polaryzacja dielektryczna zależy od zewnętrznego pola elektrycznego w sposób nieliniowy. Charakterystyczna dla wszystkich ferroelektryków jest pętla histerezy dielektrycznej.

Historia[edytuj | edytuj kod]

Pierwszym odkrytym ferroelektrykiem była sól Seignette'a[1], stąd też dawna nazwa ferroelektryków - segnetoelektryki. Odkrycia tego dokonał w 1920 Joseph Valasek[2]. W tym czasie były już znane ferromagnetyki – dlatego użyto przedrostka ferro który oznacza żelazo, mimo że ferroelektryki zawierające żelazo są bardzo nieliczne.

Budowa i właściwości[edytuj | edytuj kod]

Charakterystyczna dla ferroelektryka zależność wartości wektora polaryzacji dielektrycznej P od natężenia zewnętrznego pola elektrycznego E wykazująca histerezę.

Właściwości dielektryczne ferroelektryków szczególnie silnie zależą od temperatury. Poniżej temperatury krytycznej zwanej temperaturą Curie, substancje te wykazują bardzo dużą przenikalność elektryczną, nieliniowość i histerezę. Przy zbliżaniu się do temperatury Curie przenikalność rośnie, często do bardzo dużej wielkości. Powyżej tej temperatury zanika polaryzacja spontaniczna, a przenikalność zaczyna stopniowo spadać zgodnie z prawem Curie-Weissa[3].

Zastosowanie ferroelektryków[edytuj | edytuj kod]

Kondensator z dielektrykiem ceramicznym (5) umieszczonym między okładkami (4).

Ze względu na bardzo dużą przenikalność dielektryczną ferroelektryki znajdują zastosowanie w kondensatorach o dużej pojemności. Często wykorzystywane są w tym celu ceramiki oparte na tytanianie baru, zwykle zawierające również inne związki ferroelektryczne o podobnej strukturze[4]. Ponadto są one używane w miernikach natężenia pola elektrycznego oraz układach techniki impulsowej.

Ferroelektryki używane są również do produkcji nieulotnej ferroelektrycznej pamięci RAM, w skrócie FRAM lub FeRAM[5].

Istnieją również ferroelektryki ciekłokrystaliczne. Zostały one odkryte w roku 1979. W ostatnich latach intensywnie poszukiwane i badane są nowe ferroelektryki ciekłokrystaliczne ze względu na ich dynamicznie rosnące zastosowanie w wyświetlaczach ciekłokrystalicznych (np. monitorach LCD).

Ważnym obszarem zastosowań ferroelektryków są urządzenia mikrofalowe. Zmiana stałej dielektrycznej pod wpływem przyłożonego napięcia umożliwia budowę elektronicznie przestrajanych anten i filtrów.

Przypisy

  1. Jan Fousek. Joseph Valasek and the discovery of ferroelectricity. „Applications of Ferroelectrics”, s. 1-5, 1994. doi:10.1109/ISAF.1994.522283. 
  2. Joseph Valasek. "Piezoelectric and allied phenomena in Rochelle salt. „Phys.Rev.”. 15 (6), s. 537-538, 1920. doi:10.1103/PhysRev.15.505. 
  3. T. Krajewski, Zagadnienia..., str. 129-130.
  4. J. Antoniewicz, Własności..., str. 630-635
  5. F-RAM Memory Technology. [dostęp 2010-12-28]..

Bibliografia[edytuj | edytuj kod]

  1. M.A Herman, A. Kalestyński, L. Widomski: Podstawy fizyki dla kandydatów na wyższe uczelnie i studentów. Warszawa: Wydawnictwo Naukowe PWN, 2004. ISBN 978-83-01-14269-3.
  2. Teodor Krajewski (red.): Zagadnienia fizyki dielektryków : praca zbiorowa. Warszawa: Wydawnictwa Komunikacji i Łączności, 1970.
  3. Jerzy Antoniewicz: Własności dielektryków. Warszawa: Wydawnictwa Naukowo Techniczne, 1971.